JP3563250B2 - 冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 - Google Patents
冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3563250B2 JP3563250B2 JP33190797A JP33190797A JP3563250B2 JP 3563250 B2 JP3563250 B2 JP 3563250B2 JP 33190797 A JP33190797 A JP 33190797A JP 33190797 A JP33190797 A JP 33190797A JP 3563250 B2 JP3563250 B2 JP 3563250B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toughness
- cold
- heat
- resistant steel
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温環境において使用される内燃機関の吸気弁用材料等に適したもので、特に冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関の吸気弁には、Si−Cr系耐熱鋼(SUH11)、Si−Cr−Mo系耐熱鋼(SUH3)等が広く用いられ、これら材料は冷間加工性が劣るため、通常は熱間鍛造により製造されている。しかしながら、熱間鍛造による製造では、生産性、コストの面で劣るという問題がある。また、エンジンの吸気弁は、500℃以下の低温化の傾向にあり、上記のSUH11やSUH3は、高温強度や耐酸化性の面で過剰品質であるという問題がある。以上より、これら耐熱鋼の低合金化を図ることにより、適した高温強度、耐酸化性を保持しながら、生産性、コスト面の優れた冷間鍛造へ変更可能な、冷鍛性の優れた耐熱鋼を開発することが重要となる。
【0003】
これに対し、特開平8−176752号公報、特開平8−176753号公報等があるが、これらはCが0.10〜0.34%と低く、強度が用途によっては不十分である。さらに、Moを0.1〜2.0%添加しており、冷間加工性を劣化させ、かつ高価な元素のためにコストが高くなることが考えられる。また、冷間鍛造へ変更した場合、冷間加工時に強い加工が加わる部分では、後工程の焼入れにおいて、オーステナイト粒が粗大化し、衝撃特性が劣化することが挙げられる。よって、結晶粒の微細化を図り、靭性も向上させることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の材料では、高温強度、耐酸化性を保持しながら、冷間加工性を向上させる低合金化した材料開発が、十分に図られていない。従って、従来の方法では、吸気弁用等の耐熱鋼のコスト低減および冷間加工性を向上させること、また後工程の焼入れ後の靭性を良好に保つことに問題があった。
本発明では、Cr,Siの低減することで、コストの低減、かつ冷鍛性を向上させ、N,Al,Nb,Tiの添加による結晶粒の微細化で、冷間加工後の焼入れ後の靭性を向上させ、耐酸化性をさらに必要とする場合には、Bを添加した、冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の要旨とするところは以下に示すことにある。
(1)重量%で、C:0.35〜0.70%、Si:0.05〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.035%以下、S:0.010%以下、Al:0.005〜0.100%、Cr:4.0〜9.5%を含有し、さらにTi:0.05〜0.50%、Nb:0.05〜0.50%の内少なくとも1種または2種以上を添加し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、冷鍛性、また冷間加工後の焼入れ後の靭性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。
【0006】
(2)重量%で、C:0.35〜0.70%、Si:0.05〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、P:0.035%以下、S:0.010%以下、Al:0.005〜0.100%、Cr:4.0〜9.5%、N:0.015〜0.050%を含有し、さらにTi:0.05〜0.50%、Nb:0.05〜0.50%の内少なくとも1種または2種以上を添加し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、冷鍛性、また冷間加工後の焼入れ後の靭性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。
(3)前記(1)、(2)に記載の成分に、さらにB:0.0010〜0.0050%を添加し、冷鍛性、冷間加工後の焼入れ後の靭性、さらに耐酸化性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼にある。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に本発明を構成する合金の成分組成を上記通りに限定した理由を説明する。C:0.35〜0.70%
Cは高温強度を確保するために必要な元素であり、十分な強度や耐摩耗性を得るためには、0.35%以上添加する必要がある。しかし、過度に添加すると優れた冷鍛性が得られず、また靭性も劣化する。よって上限を0.70%とした。
【0008】
Si:0.05〜1.00%
Siは脱酸剤として必要な元素であり、下限を0.05%とした。また、耐酸化性に有効であるが、過度に添加すると冷鍛性を劣化させるため、上限を1.00%とした。
Mn:0.10〜1.00%
Mnは脱酸剤、脱硫剤として必要であり、下限を0.10%とした。また、過度に添加すると、耐酸化性、靭性、冷間加工性が劣化するため上限を1.00%とした。
【0009】
P:0.035%以下
Pは偏析を起こしやすく、靭性を劣化させるため、極力少ない方が好ましく上限を0.035%とした。
S:0.010%以下
Sは硫化物系介在物を形成し、冷間加工性を劣化させ、また、偏析により靭性を劣化させるため、極力少ない方が好ましく、上限を0.010%とした。
【0010】
Cr:4.0〜9.5%
Crは耐酸化性の向上に効果があり、下限を4.0%とした。しかしながら、多量に添加すると必要な冷間加工性が得られないため上限を9.5%とした。さらに、耐酸化性を十分に確保するには、Crは7.0〜9.5%にすることがより好ましい。
Ti:0.05〜0.50%
Tiは鋼の強度、靭性を向上させるとともに、C,Nと結合し、それぞれ高温で安定な炭化物、窒化物を形成するため、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる効果がある。よって下限を0.05%とした。また、過度に添加してもその効果は飽和するため、上限を0.50%とした。
【0011】
Al:0.005〜0.100%
Alは、脱酸剤として必要であり、また、N等と窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる効果があるため、下限を0.005%とした。しかしながら、過度に添加してもその効果は飽和するため、上限を0.100%とした。
Nb:0.05〜0.50%
Nbは鋼の強度、靭性を向上させるとともに、C,Nと結合し、それぞれ高温で安定な炭化物、窒化物を形成するため、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる効果がある。よって下限を0.05%とした。また、過度に添加してもその効果は飽和するため、上限を0.50%とした。
【0012】
N:0.015〜0.050%
Nは、Ti,Al,Nb等と結合して、窒化物を析出し、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に有効であるため、下限を0.015%とした。また、0.050%を超えて含有させることは困難であるため、上限を0.050%とした。
B:0.0010〜0.0050%
Bは、耐酸化性を向上させる効果があり、下限を0.0010%とした。また、過度に添加すると冷鍛性を劣化させるため上限を0.0050%とした。
【0013】
【実施例】
供試材は、真空溶解炉で、100kgの鋼塊を作製し、これを熱間鍛伸して、φ20mmの棒鋼及び厚さ10mmの板を作製し、発明鋼及び比較鋼について、以下の試験を行った。まず、φ20鍛伸材を焼なまし(800℃×2h→炉冷)、φ14mm×L21mmの試験片に加工し、冷間圧縮試験を行い、割れの発生する圧縮率を調べた。次に、焼なまし後に70%の冷間加工を加えたものを、焼入れ(焼入れ温度980℃)し、結晶粒度について調べた。さらに、厚さ10mmの板を焼なまし、粗加工した後、焼入れ焼戻し(980℃焼入れ→700℃×1h空冷)を行い、研削により縦30mm、横20mm、厚さ3.5mmの試験片を作製し、450℃の大気中で500hの連続酸化試験をを行った。
【0014】
表1に発明鋼及び比較鋼の成分、また試験結果を示す。(1)割れ発生圧縮率については、78%以上の圧縮率で、初めて割れが発生した場合○、78%以下で割れが発生した場合は×として評価した。(2)結晶粒度については、結晶粒度がNo.6以上のものは○、No.6未満の粗粒を含む場合は△として評価した。(3)耐酸化性については、酸化減量を測定し、9.0×10-3(mg/cm-2・h)以下の場合を◎、9.0×10-3(mg/cm-2・h)以上の場合を○として評価した。No.1〜No.9の本発明鋼は、No.10〜No.12の比較材に比べて、耐酸化性を保持しながら、冷間加工性、靭性向上に寄与する結晶粒度特性、ともに良好な結果を得た。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、吸気弁用等に使用される耐熱鋼の耐酸化性を保持しつつ、コストの低減および冷鍛性と靭性を向上させることができた。
Claims (3)
- 重量%で、
C:0.35〜0.70%、
Si:0.05〜1.00%、
Mn:0.10〜1.00%、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.005〜0.100%、
Cr:4.0〜9.5%を含有し、
さらに、Ti:0.05〜0.50%、
Nb:0.05〜0.50%の内少なくとも1種または2種以上を添加し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、冷鍛性、また冷間加工後の焼入後の靱性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。 - 重量%で、
C:0.35〜0.70%、
Si:0.05〜1.00%、
Mn:0.10〜1.00%、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Al:0.005〜0.100%、
Cr:4.0〜9.5%、
N:0.015〜0.050%を含有し、
さらに、Ti:0.05〜0.50%、
Nb:0.05〜0.50%の内少なくとも1種または2種以上を添加し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、冷鍛性、また冷間加工後の焼入後の靱性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。 - 請求項1、請求項2に記載の成分に、さらにB:0.0010〜0.0050%を添加し、冷鍛性、冷間加工後の焼入れ後の靭性、さらに耐酸化性に優れることを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33190797A JP3563250B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33190797A JP3563250B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11158586A JPH11158586A (ja) | 1999-06-15 |
JP3563250B2 true JP3563250B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=18248976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33190797A Expired - Fee Related JP3563250B2 (ja) | 1997-12-02 | 1997-12-02 | 冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3563250B2 (ja) |
-
1997
- 1997-12-02 JP JP33190797A patent/JP3563250B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11158586A (ja) | 1999-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1602742B1 (en) | High-strength steel for large-scaled forging, and crankshaft | |
KR101520208B1 (ko) | 기소강 및 그의 제조 방법, 및 기소강을 이용한 기계 구조 부품 | |
EP1111080B1 (en) | Maraging steel having high fatigue strength and maraging steel strip made of same | |
EP2401412B1 (en) | Ferritic spheroidal graphite cast iron | |
JP3764586B2 (ja) | 冷間加工性と低浸炭歪み特性に優れた肌焼鋼の製造方法 | |
JP2004285444A (ja) | 安定した靭性を示す低合金高速度工具鋼 | |
US9745649B2 (en) | Heat-resisting steel for exhaust valves | |
JP3535112B2 (ja) | 耐溶損性・高温強度に優れた熱間工具鋼および該熱間工具鋼からなる高温用部材 | |
JP3738003B2 (ja) | 冷間加工性と浸炭時の粗大粒防止特性に優れた肌焼用鋼材およびその製造方法 | |
EP2447385B1 (en) | Heat-resistant steel for engine valve having excellent high-temperature strength | |
JP3458971B2 (ja) | 高温強度および被削性の優れたオーステナイト系耐熱鋳鋼およびそれからなる排気系部品 | |
JP2004238702A (ja) | 耐低サイクル衝撃疲労特性に優れた浸炭部品 | |
EP2503012A1 (en) | Precipitation hardened heat-resistant steel | |
JP2543417B2 (ja) | 弁用鋼 | |
JP3563250B2 (ja) | 冷鍛性、靭性に優れた耐熱鋼 | |
JP3468126B2 (ja) | 冷間加工性にすぐれたマルテンサイト系耐熱鋼 | |
JP3579558B2 (ja) | 耐焼割れ性に優れた軸受鋼 | |
WO2008075889A1 (en) | Ultra high strength carburizing steel with high fatigue resistance | |
JP2630670B2 (ja) | 高疲労強度を有する浸炭歯車用鋼 | |
JP3744084B2 (ja) | 冷間加工性及び過時効特性に優れた耐熱合金 | |
KR101717996B1 (ko) | 열간단조 엔진피스톤용 고강도 비조질강 및 그 제조방법 | |
JPH07228950A (ja) | 高温強度および被削性の優れたオーステナイト系耐熱鋳鋼およびそれからなる排気系部品 | |
JP4158390B2 (ja) | 耐疲労特性および冷間加工性に優れた冷間加工用熱間鍛造鋼 | |
JPH11106866A (ja) | 粗大粒防止特性に優れた肌焼鋼とその製造方法 | |
JPH07228948A (ja) | 鋳造性および被削性の優れたオーステナイト系耐熱鋳鋼およびそれからなる排気系部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040427 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040427 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040601 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040602 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080611 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090611 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090611 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100611 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100611 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110611 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110611 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120611 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120611 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130611 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |